特高壓直流近區(qū)交流輸電線路智能重合閘策略

曹 虹，夏 秋，俞 斌，王同文，邵慶祝，王興國(guó)

特高壓直流近區(qū)交流輸電線路智能重合閘策略

曹 虹1，夏 秋1，俞 斌2，王同文2，邵慶祝2，王興國(guó)1

(1.中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司,北京 100192；2.國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司，安徽 合肥 230061)

提出了一種特高壓直流近區(qū)交流輸電線路智能重合閘策略，避免重合于永久性故障帶來(lái)的二次沖擊，從而避免直流連續(xù)換相失敗和直流閉鎖事故，提高特高壓交直流混聯(lián)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。分析了現(xiàn)有基于電壓特征的永久性故障判別算法的不足，提出了基于故障測(cè)距結(jié)果的雙參數(shù)故障判別算法。而后在計(jì)算交流側(cè)安全裕度指標(biāo)和直流側(cè)安全裕度指標(biāo)的基礎(chǔ)上，建立重合閘投切與系統(tǒng)安全關(guān)聯(lián)度指標(biāo)以預(yù)判系統(tǒng)安全性。結(jié)合預(yù)判結(jié)果綜合判別永久性故障和瞬時(shí)性故障，構(gòu)建智能重合閘策略。RTDS仿真結(jié)果驗(yàn)證了智能重合閘策略的有效性和可行性。智能重合閘策略為特高壓直流近區(qū)交流輸電線路重合閘提供了新的思路。

特高壓直流近區(qū)；智能重合閘；安全裕度指標(biāo)；永久性故障；瞬時(shí)性故障

0 引言

隨著特高壓直流輸電技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)進(jìn)入特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)代，“強(qiáng)直弱交”特征日益突出[1-2]。特高壓直流近區(qū)交流系統(tǒng)故障可能誘發(fā)直流系統(tǒng)換相失敗，尤其是特高壓直流近區(qū)交流輸電線路永久性故障，若重合斷路器將給直流系統(tǒng)帶來(lái)二次沖擊，易引發(fā)連續(xù)換相失敗，造成直流閉鎖。一旦發(fā)生直流閉鎖故障，受端電網(wǎng)會(huì)出現(xiàn)巨大的功率缺額，將影響電網(wǎng)的頻率和電壓穩(wěn)定[3-4]。故特高壓直流近區(qū)交流線路的正確重合閘對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。

重合閘技術(shù)廣泛應(yīng)用于交流輸電線路，以切除瞬時(shí)性故障并快速恢復(fù)供電。但是，傳統(tǒng)的自動(dòng)重合閘技術(shù)不區(qū)分永久性故障和瞬時(shí)性故障，經(jīng)固定的延時(shí)重合斷路器，而后再進(jìn)行故障的判別以決定是否再次跳閘，易對(duì)電氣系統(tǒng)造成不利影響[5]。為此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開展了自適應(yīng)重合閘的研究[6-8]。文獻(xiàn)[9]基于故障后殘壓幅值識(shí)別故障類型，但當(dāng)線路中互感電壓大于電容耦合電壓時(shí)，容易發(fā)生誤判。文獻(xiàn)[10]利用模糊綜合策略優(yōu)化了基于故障殘壓幅值特性的判據(jù)，減少了誤判率，但受限于模糊理論自身的缺陷，仍然存在誤判區(qū)。文獻(xiàn)[11]利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)故障類型進(jìn)行精確識(shí)別，但是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的搭建需要大量計(jì)算訓(xùn)練，難以應(yīng)用于實(shí)際工程。文獻(xiàn)[12-15]以電弧模型為基礎(chǔ)，利用故障后是否產(chǎn)生電弧特性來(lái)鑒別故障類型，然而電弧模型的準(zhǔn)確性仍有待進(jìn)一步研究，此方法不具有普適性。文獻(xiàn)[16-18]利用并聯(lián)電抗器參數(shù)特性，補(bǔ)充了對(duì)帶并聯(lián)電抗器線路的故障類型識(shí)別方法，不過(guò)僅適用于帶并聯(lián)電抗器的線路。

鑒于以上問(wèn)題，本文提出了智能重合閘的概念，建立重合閘投切與系統(tǒng)安全關(guān)聯(lián)度指標(biāo)，在預(yù)判系統(tǒng)安全性的基礎(chǔ)上綜合判別永久性故障和瞬時(shí)性故障，構(gòu)建重合閘配合策略，減小重合于永久性故障對(duì)交直流系統(tǒng)的沖擊，提高特高壓交直流混聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。本文分析了現(xiàn)有基于電壓特征的永久性故障判別算法的不足，提出了基于故障測(cè)距結(jié)果的雙參數(shù)故障判別算法，而后在計(jì)算交流側(cè)安全裕度指標(biāo)和直流側(cè)安全裕度指標(biāo)的基礎(chǔ)上，綜合判別故障類型，提出智能重合閘策略。仿真結(jié)果驗(yàn)證了智能重合閘策略的有效性和可行性。智能重合閘策略為特高壓直流近區(qū)交流輸電線路重合閘提供了新的思路。

1 永久性故障判別算法

1.1 傳統(tǒng)基于電壓特征的故障判別算法

當(dāng)三相交流線路中的一相線路由于發(fā)生故障而被切除時(shí)，健全相的對(duì)地電壓和線路電流分別通過(guò)相間電容耦合和電磁耦合在開斷相產(chǎn)生感應(yīng)電壓，分別稱為電容耦合電壓和電感耦合電壓。

電容耦合電壓是橫向的，主要由健全相電壓耦合產(chǎn)生，當(dāng)線路C相發(fā)生故障且兩側(cè)斷路器開斷時(shí)，如圖1所示，故障點(diǎn)電壓即為電容耦合電壓，可表示[9]為

式中：是故障點(diǎn)電壓；是電容耦合電壓；和分別為線路中單位長(zhǎng)度的正序和零序電納；和為故障點(diǎn)處健全相電壓。

電感耦合電壓是縱向的，和負(fù)載電流、線路長(zhǎng)度成正比，當(dāng)圖1中的故障點(diǎn)位于線路末端時(shí)，線路全長(zhǎng)的電感耦合電壓表達(dá)式[9]為

瞬時(shí)性故障是電弧性故障，熄弧后故障點(diǎn)消失，健全相和故障相之間的耦合使得故障相恢復(fù)電壓包括電感耦合電壓和電容耦合電壓。而永久性故障時(shí)，由于故障點(diǎn)一直存在，電容耦合電壓的值會(huì)快速減小，故障相恢復(fù)電壓主要由電感耦合電壓構(gòu)成。

利用瞬時(shí)性故障與永久性故障時(shí)電壓幅值的大小區(qū)分，傳統(tǒng)基于電壓特征的判據(jù)[5]構(gòu)造為

為解決這個(gè)問(wèn)題，本文提出基于故障測(cè)距結(jié)果的雙參數(shù)故障判別算法，提高故障判別準(zhǔn)確性。

1.2 基于故障測(cè)距結(jié)果的雙參數(shù)故障判別算法

本節(jié)結(jié)合故障測(cè)距結(jié)果，提出利用電容耦合電壓和電感耦合電壓復(fù)合調(diào)整的雙參數(shù)故障判別算法，避免電容耦合電壓的大小對(duì)于判據(jù)結(jié)果的影響，有效降低誤判區(qū)域范圍。

當(dāng)發(fā)生永久性故障時(shí)，因?yàn)楣收宵c(diǎn)一直存在，無(wú)論是金屬性故障還是經(jīng)過(guò)渡電阻故障，故障點(diǎn)電壓肯定小于瞬時(shí)性故障時(shí)的電容耦合電壓[10]，因此，有式(4)成立。

瞬時(shí)性故障與永久性故障的本質(zhì)區(qū)別在于故障點(diǎn)一直存在與否，在瞬時(shí)性故障下，其故障電壓為電容耦合電壓和電感耦合電壓的疊加，有式(5)成立。

因此，利用電容耦合電壓和電感耦合電壓，可明顯地區(qū)分瞬時(shí)性故障和永久性故障。將電容耦合電壓和電感耦合電壓作為雙參數(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)雙參數(shù)的雙裕度系數(shù)，設(shè)置雙參數(shù)門檻值為

進(jìn)一步地，將式(1)、式(2)代入式(6)可得

為進(jìn)一步提高算法的準(zhǔn)確性，引入測(cè)量阻抗法來(lái)計(jì)算故障距離，計(jì)算公式[21-22]為

因此，結(jié)合故障測(cè)距結(jié)果的雙參數(shù)故障判別算法為

滿足判據(jù)(11)時(shí)，判定為瞬時(shí)性故障；否則，判定為永久性故障。

2 智能重合閘策略

2.1 直流側(cè)安全裕度指標(biāo)

受端交流系統(tǒng)故障引發(fā)直流換相失敗是交直流混聯(lián)系統(tǒng)最常見(jiàn)也是最主要的問(wèn)題之一，故障后的首次換相失敗往往影響較小且難以避免，但連續(xù)多次換相失敗會(huì)造成直流系統(tǒng)閉鎖、直流系統(tǒng)功率傳輸中斷、交流系統(tǒng)傳輸功率劇烈變化甚至反向，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[23]。抑制直流系統(tǒng)連續(xù)換相失敗，改善交直流系統(tǒng)運(yùn)行特性，具有十分重要的意義，也是目前需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。

直流系統(tǒng)的安全性評(píng)估主要考慮直流系統(tǒng)連續(xù)換相失敗導(dǎo)致直流閉鎖的發(fā)生概率。由直流運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)[24]可知，交直流系統(tǒng)對(duì)連續(xù)換相失敗的承受能力主要受直流輸送功率以及換相失敗時(shí)間間隔兩個(gè)因素影響。交流電壓上升、關(guān)斷角裕度、諧波等均會(huì)影響換相過(guò)程[25]。直流輸送功率越高，連續(xù)換相失敗的時(shí)間間隔越短、次數(shù)越多，則系統(tǒng)承受能力越弱，越容易導(dǎo)致直流閉鎖。目前，工程用換線失敗保護(hù)加速段則結(jié)合系統(tǒng)耐受連續(xù)換相失敗的時(shí)間，通過(guò)換相失敗發(fā)生的次數(shù)及時(shí)間間隔來(lái)判斷是否閉鎖直流。對(duì)于額定輸送功率為12 000 MW的直流系統(tǒng)：當(dāng)直流雙極輸送功率小于6 000 MW時(shí)，連續(xù)4次及以上的換相失敗時(shí)間間隔小于200 ms，則可能會(huì)導(dǎo)致直流閉鎖；當(dāng)直流雙極輸送功率大于6 000 MW時(shí)，連續(xù)3次及以上的換相失敗時(shí)間間隔小于200 ms，則可能導(dǎo)致直流閉鎖。

故本文將直流輸送功率、換相失敗次數(shù)作為直流側(cè)安全裕度指標(biāo)。

2.2 交流側(cè)安全裕度指標(biāo)

若交流線路重合閘重合于永久性故障，對(duì)直流系統(tǒng)帶來(lái)二次沖擊，可能引發(fā)連續(xù)換相失敗，同時(shí)嚴(yán)重影響交流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。換相失敗發(fā)生后，直流系統(tǒng)向交流系統(tǒng)的饋入功率降低，交流濾波器及無(wú)功補(bǔ)償裝置等將向交流系統(tǒng)倒送大量無(wú)功功率，直流系統(tǒng)相當(dāng)于時(shí)變諧波電流源，近區(qū)交流線路的電壓、電流波形產(chǎn)生不同程度的畸變，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致交流電網(wǎng)失步。因此，如何依據(jù)交流側(cè)電氣量可靠識(shí)別永久性故障和瞬時(shí)性故障對(duì)于提高交流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性至關(guān)重要。

2.3 智能重合閘方案

本文提出了一種防止直流連續(xù)換相失敗的交流線路重合閘策略，針對(duì)直流近區(qū)交流線路，線路發(fā)生故障后自動(dòng)調(diào)整線路兩側(cè)重合閘策略，減小重合閘于永久性故障對(duì)直流系統(tǒng)的沖擊，有效避免連續(xù)換相失敗進(jìn)而導(dǎo)致的直流閉鎖。

智能重合閘流程圖如圖2所示，主要分為以下步驟：

2.3.1安全性預(yù)判

獲取直流輸送功率、換相失敗信號(hào)，以斷路器斷開時(shí)刻為0時(shí)刻。

圖2 智能重合閘邏輯

1) 當(dāng)直流雙極功率≤6 000 MW時(shí)，對(duì)于重合前200 ms—重合前500 ms時(shí)間區(qū)段，當(dāng)收到任一橋換相失敗信號(hào)，計(jì)數(shù)器計(jì)1并自保持200 ms；計(jì)數(shù)器計(jì)1往前200 ms到400 ms期間收到任一橋換相失敗信號(hào)，計(jì)數(shù)器計(jì)2并自保持200 ms；計(jì)數(shù)器計(jì)2往前200 ms到400 ms期間收到任一橋換相失敗，計(jì)數(shù)器計(jì)3。上述任一條件不滿足，計(jì)數(shù)器清0。其中，為重合閘時(shí)間。

(1) 當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到3時(shí)，判定系統(tǒng)為不安全狀態(tài)，進(jìn)入故障類型判斷階段。

(2) 當(dāng)計(jì)數(shù)器小于3時(shí)，判定系統(tǒng)為安全狀態(tài)，進(jìn)入故障類型判斷階段。

2) 直流雙極功率＞6 000 MW時(shí)，對(duì)于重合前200 ms—重合前500 ms時(shí)間區(qū)段，當(dāng)收到任一橋換相失敗信號(hào)，計(jì)數(shù)器計(jì)1并自保持200 ms；計(jì)數(shù)器計(jì)1往前200 ms到400 ms期間收到任一橋換相失敗信號(hào)，計(jì)數(shù)器計(jì)2。上述任一條件不滿足，計(jì)數(shù)器清0。

(1) 當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到2時(shí)，判定系統(tǒng)為不安全狀態(tài)，進(jìn)入故障類型判斷階段。

(2) 當(dāng)計(jì)數(shù)器小于2時(shí)，判定系統(tǒng)為安全狀態(tài)，進(jìn)入故障類型判斷階段。

2.3.2故障類型判斷

依據(jù)安全性預(yù)判階段的判別結(jié)果調(diào)整雙參數(shù)故障判別算法中的雙參數(shù)門檻值的大小，即調(diào)整式(12)中的3值，而后依據(jù)調(diào)整后的門檻值計(jì)算雙參數(shù)故障判別判據(jù)，判別故障類型。

若安全性預(yù)判結(jié)果為安全狀態(tài)，3=0.5，增加瞬時(shí)性故障的判定區(qū)域，盡量重合一次，保證瞬時(shí)性故障的判定，如果重合于永久性故障再次跳開。若安全性預(yù)判結(jié)果為不安全狀態(tài)，3=1，減少永久性故障的誤判區(qū)。

2.3.3執(zhí)行重合命令

依據(jù)故障類型判斷階段的結(jié)果，最終判定交流線路換流站側(cè)是否執(zhí)行重合命令。若執(zhí)行重合命令，則重合閘時(shí)間為時(shí)，執(zhí)行重合命令，同時(shí)向?qū)?cè)發(fā)送重合允許信號(hào)，對(duì)側(cè)收到允許信號(hào)后重合。若執(zhí)行不重合命令，則重合閘時(shí)間時(shí)，執(zhí)行不重合命令，同時(shí)向?qū)?cè)發(fā)送重合閉鎖信號(hào)，對(duì)側(cè)收到閉鎖信號(hào)后不重合。

3 仿真驗(yàn)證

以昌吉-古泉特高壓直流近區(qū)古泉-繁昌交流線路為例，分析不同故障工況下的智能重合閘策略動(dòng)作結(jié)果。受篇幅限制，其他線路故障下的動(dòng)作特性類似，不再贅述。

昌吉-古泉直流額定功率(12 000 MW)運(yùn)行時(shí)，在古泉-繁昌交流線路古泉側(cè)設(shè)置永久性故障，持續(xù)時(shí)間為1 000 ms。換相失敗信號(hào)、古泉側(cè)線路電壓仿真結(jié)果如圖4、圖5所示。

圖3 ±1 100 kV昌吉(新疆)-古泉(安徽)特高壓交直流混聯(lián)輸電系統(tǒng)

圖4 古泉側(cè)系統(tǒng)發(fā)生永久性故障下?lián)Q相失敗信號(hào)波形

圖5 古泉側(cè)系統(tǒng)發(fā)生永久性故障下電壓仿真波形

由圖4可知，永久性故障后，持續(xù)檢測(cè)出換相失敗信號(hào)，當(dāng)重合閘時(shí)間設(shè)置為800 ms時(shí)，故障后600 ms(重合前200 ms)時(shí)，收到換相失敗信號(hào)，計(jì)數(shù)器計(jì)1，而后在400 ms時(shí)又收到換相失敗信號(hào)，計(jì)數(shù)器計(jì)2。由于此時(shí)昌吉-古泉直流功率大于6 000 MW，且計(jì)數(shù)器達(dá)到2，那么判定系統(tǒng)為不安全狀態(tài)，3=1，set=39.976 kV。由圖5可知，當(dāng)永久性故障距離為0時(shí)，斷路器斷開后測(cè)量點(diǎn)電壓m約為0.012。故m可靠小于set，準(zhǔn)確判定為永久性故障，線路古泉側(cè)執(zhí)行不重合命令，同時(shí)向繁昌側(cè)發(fā)送重合閉鎖信號(hào)，繁昌側(cè)收到閉鎖信號(hào)后可靠不重合。

不同故障位置、不同過(guò)渡電阻情況下的永久性故障仿真結(jié)果如表1所示。

由表1可知，在特高壓直流近區(qū)發(fā)生永久性故障時(shí)，檢測(cè)到多次換相失敗信號(hào)，安全性預(yù)判均判斷為不安全狀態(tài)，3=1，調(diào)整后的定值對(duì)于500 Ω過(guò)渡電阻的永久性故障依然留有足夠的判定裕度，m可靠小于set，準(zhǔn)確判定為永久性故障。即智能重合閘策略通過(guò)安全性預(yù)測(cè)，可自適應(yīng)調(diào)整3的值，高阻故障時(shí)，依然可靠判斷為永久性故障，可靠不重合。

表1 不同故障位置、不同過(guò)渡電阻情況下永久性故障仿真結(jié)果

當(dāng)昌吉-古泉直流額定功率低于6 000 MW時(shí)，發(fā)生永久性故障后安全性預(yù)判也可靠判斷為不安全狀態(tài)，分析過(guò)程類似，此處不再贅述。

昌吉-古泉直流額定功率(1 2000 MW)運(yùn)行時(shí)，在古泉-繁昌交流線路古泉側(cè)設(shè)置瞬時(shí)性故障，持續(xù)時(shí)間100 ms。換相失敗信號(hào)、古泉側(cè)線路電壓仿真結(jié)果如圖6、圖7所示。

圖6 古泉側(cè)系統(tǒng)發(fā)生瞬時(shí)性故障下?lián)Q相失敗波形

圖7 古泉側(cè)系統(tǒng)發(fā)生瞬時(shí)性故障下電壓仿真波形

由圖6可知，瞬時(shí)性故障后，僅檢測(cè)出一次換相失敗信號(hào)，當(dāng)重合閘時(shí)間設(shè)置為800 ms時(shí)，故障后300～600 ms(重合前200 ms—重合前500 ms)時(shí)，沒(méi)有收到換相失敗信號(hào)，計(jì)數(shù)器計(jì)0，判定系統(tǒng)為安全狀態(tài)，3=0.5，set=19.988 kV。由圖7可知，當(dāng)瞬時(shí)性故障距離為0時(shí)，斷路器斷開后測(cè)量點(diǎn)電壓m約為43.011 kV。故m可靠大于set，準(zhǔn)確判定為瞬時(shí)性故障，線路古泉側(cè)執(zhí)行重合命令，同時(shí)向繁昌側(cè)發(fā)送重合允許信號(hào)，繁昌側(cè)收到閉鎖信號(hào)后可靠重合。

不同故障位置、不同過(guò)渡電阻情況下的瞬時(shí)性故障仿真結(jié)果如表2所示。

表2 不同故障位置、不同過(guò)渡電阻情況下瞬時(shí)性故障仿真結(jié)果

由表2可知，在特高壓直流近區(qū)發(fā)生瞬時(shí)性故障時(shí)，僅檢測(cè)到一次換相失敗信號(hào)，安全性預(yù)判均判斷為安全狀態(tài)，3=0.5，調(diào)整后的定值對(duì)于500W過(guò)渡電阻的永久性故障依然留有足夠的判定裕度，m可靠大于set，準(zhǔn)確判定為瞬時(shí)性故障。即智能重合閘策略通過(guò)安全性預(yù)測(cè)，可自適應(yīng)調(diào)整3的值，高阻故障時(shí)，依然可靠判斷為瞬時(shí)性故障，可靠重合。

當(dāng)昌吉-古泉直流額定功率低于6 000 MW時(shí)，發(fā)生瞬時(shí)性故障后安全性預(yù)判也可靠判斷為安全狀態(tài)，分析過(guò)程類似，此處不再贅述。

4 結(jié)論

本文分析了現(xiàn)有基于電壓特征的永久性故障判別算法的不足，提出了基于故障測(cè)距結(jié)果的雙參數(shù)故障判別算法，而后在計(jì)算交流側(cè)安全裕度指標(biāo)和直流側(cè)安全裕度指標(biāo)的基礎(chǔ)上，建立重合閘投切與系統(tǒng)安全關(guān)聯(lián)度指標(biāo)以預(yù)判系統(tǒng)安全性，結(jié)合預(yù)判結(jié)果綜合判別永久性故障和瞬時(shí)性故障，構(gòu)建智能重合閘策略。

經(jīng)RTDS仿真驗(yàn)證表明：特高壓直流近區(qū)交流線路永久性故障時(shí)，結(jié)合直流輸送、換相失敗信號(hào)，可靠判定系統(tǒng)為不安全狀態(tài)，保持雙參數(shù)門檻值在高水平、高過(guò)渡電阻情況下，測(cè)點(diǎn)電壓依然可靠小于雙參數(shù)門檻值，可靠判定為永久性故障，可靠不重合；特高壓直流近區(qū)交流線路瞬時(shí)性故障時(shí)，結(jié)合直流輸送、換相失敗信號(hào)，可靠判定系統(tǒng)為安全狀態(tài)，降低雙參數(shù)門檻值，保證測(cè)點(diǎn)電壓可靠大于雙參數(shù)門檻值，可靠判定為瞬時(shí)性故障，可靠重合。

本文提出的智能重合閘策略可依據(jù)判定的系統(tǒng)安全狀態(tài)自適應(yīng)調(diào)整雙參數(shù)故障判據(jù)的門檻值，提高判據(jù)可靠性和靈敏性，高阻故障時(shí)依然可以準(zhǔn)確判定故障類型，為特高壓直流近區(qū)交流輸電線路重合閘提供了新的思路。

[1] 索南加樂(lè), 張健康, 焦在濱, 等. 交直流混聯(lián)電網(wǎng)交流系統(tǒng)故障特征分析[J]. 高電壓技術(shù), 2010, 36(6): 1461-1467.

SUONAN Jiale, ZHANG Jiankang, JIAO Zaibin, et al.AC fault characteristic analysis of AC-DC hybrid transmission grid[J]. High Voltage Engineering, 2010, 36(6): 1461-1467.

[2] 楊堤, 程浩忠, 姚良忠, 等. 多端直流輸電接入下的交直流混聯(lián)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性研究綜述[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2015, 39(8): 2201-2209.

YANG Di, CHENG Haozhong, YAO Liangzhong, et al.Research review on AC/DC hybrid system with multi-terminal HVDC[J]. Power System Technology, 2015, 39(8): 2201-2209.

[3] 袁陽(yáng), 衛(wèi)志農(nóng), 雷霄, 等. 直流輸電系統(tǒng)換相失敗研究綜述[J]. 電力自動(dòng)化設(shè)備, 2013, 33(11): 140-147.

YUAN Yang, WEI Zhinong, LEI Xiao, et al.Survey of commutation failures in DC transmission systems[J]. Electric Power Automation Equipment, 2013, 33(11): 140-147.

[4] 饒宏, 張東輝, 趙曉斌, 等. 特高壓直流輸電的實(shí)踐和分析[J]. 高電壓技術(shù), 2015, 41(8): 2481-2488.

RAO Hong, ZHANG Donghui, ZHAO Xiaobin, et al. Practice and analysis of UHV DC transmission[J]. High Voltage Engineering, 2015, 41(8): 2481-2488.

[5] 索南加樂(lè), 劉輝, 吳亞萍, 等. 基于故障測(cè)距的單相自動(dòng)重合閘永久故障電壓自適應(yīng)補(bǔ)償判據(jù)[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2004, 24(4): 84-88.

SUONAN Jiale, LIU Hui, WU Yaping, et al. An adaptive voltage compensation criterion for permanent fault in the single phase automatic re-closing based on fault location[J]. Proceedings of the CSEE, 2004, 24(4): 84-88.

[6] 方春恩, 李煜昊, 陳川江, 等. 基于Prony算法的串補(bǔ)空載線路選相關(guān)合最佳合閘時(shí)刻研究[J]. 高壓電器, 2019, 55(12): 15-22.

FANG Chun’en, LI Yuhao, CHEN Chuanjiang, et al. Study on optimal closing time of selective correlation of series compensated no-load line based on Prony algorithm[J]. High Voltage Apparatus, 2019, 55(12): 15-22.

[7] 沈軍, 舒治淮, 陳軍, 等. 自適應(yīng)重合閘在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)踐[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2018, 42(6): 152-156.

SHEN Jun, SHU Zhihuai, CHEN Jun, et al.Applicationofadaptiveauto-reclosureinpowersystem[J]. Automation of Electric Power Systems, 2018, 42(6): 152-156.

[8] KHAN W A, BI Tianshu, JIA Ke. A review of single phase adaptive auto-reclosing schemes for EHV transmission lines[J]. Protection and Control of Modern Power Systems, 2019, 4(3): 205-214.

[9] 范越, 施圍. 輸電線路單相自動(dòng)重合閘中電壓判據(jù)的修正[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2000, 24(6): 44-47.

FAN Yue, SHI Wei. Modification of voltage criterion in the single-pole automatic reclosing of transmission lines[J]. Automation of Electric Power Systems, 2000, 24(6): 44-47.

[10] 聶宏展, 董爽, 李天云, 等. 基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的單相自適應(yīng)重合閘[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2005, 29(10): 75-79.

NIE Hongzhan, DONG Shuang, LI Tianyun, et al. Single-phase adaptive auto-reclosure based on fuzzy neural network[J]. Power System Technology, 2005, 29(10): 75-79.

[11] 郭添亨. 淺析基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)單相重合閘[J]. 科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊, 2016(29): 57.

GUO Tianheng. Analysis of adaptive single-phase reclosing based on BP neural network[J]. Science & Technology Economic Guide, 2016(29): 57.

[12] 廖一帆, 胡傳良, 唐軍, 等. 考慮電流元雷諾應(yīng)力的絕緣子串并聯(lián)間隙電弧運(yùn)動(dòng)特性分析[J]. 高壓電器, 2019, 55(10): 169-175.

LIAO Yifan, HU Chuanliang, TANG Jun, et al. Analysis of arc motion characteristics of insulator string parallel gap considering current element Reynolds stress[J]. High Voltage Apparatus, 2019, 55(10): 169-175.

[13] 張冠英, 張艷嬌, 趙遠(yuǎn), 等. 基于高斯過(guò)程分類的串聯(lián)直流電弧故障檢測(cè)[J]. 高壓電器, 2020, 56(4): 1-7, 14.

ZHANG Guanying, ZHANG Yanjiao, ZHAO Yuan, et al. Series DC arc fault detection based on Gaussian process classification[J]. High Voltage Apparatus, 2020, 56(4): 1-7, 14.

[14] 劉洪順, 李慶民, 鄒亮, 等. 安裝故障限流器的輸電線路潛供電弧特性與單相重合閘策略[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2008, 28(31): 62-67.

LIU Hongshun, LI Qingmin, ZOU Liang, et al.Secondary arc characteristics and single-phase autoreclosure scheme of EHV transmission line with fault current limiter[J]. Proceedings of the CSEE, 2008, 28(31): 62-67.

[15] 劉玉, 文俊, 肖湘寧. 特高壓線路單相自適應(yīng)重合閘仿真分析[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2010, 34(3): 11-15.

LIU Yu, WEN Jun, XIAO Xiangning.Simulation analysis on single-phase adaptive autoreclosure of UHV transmission line[J]. Power System Technology, 2010, 34(3): 11-15.

[16] 邵文權(quán), 宋國(guó)兵, 索南加樂(lè), 等. 帶并聯(lián)電抗器輸電線路三相自適應(yīng)重合閘永久性故障判別[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2010, 30(4): 91-98.

SHAO Wenquan, SONG Guobing, SUONAN Jiale, et al.Identification of permanent faults for three-phase adaptive reclosure of the transmission lines with shunt reactors[J]. Proceedings of the CSEE, 2010, 30(4): 91-98.

[17] 林達(dá), 王慶慶, 王慧芳, 等. 帶并聯(lián)電抗器同桿雙回線自適應(yīng)重合閘方案[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2015, 39(6): 101-106.

LIN Da, WANG Qingqing, WANG Huifang, et al. Adaptive reclosure scheme for parallel lines with shunt reactors[J]. Automation of Electric Power Systems, 2015, 39(6): 101-106.

[18] 羅勛華, 黃純, 江亞群, 等. 基于電壓內(nèi)積的帶并聯(lián)電抗器輸電線路單相自適應(yīng)重合閘[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2017, 32(11): 17-25.

LUO Xunhua, HUANG Chun, JIANG Yaqun, et al.A voltage inner product based approach for single-phase adaptive reclosure on transmission line with shunt reactors[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2017, 32(11): 17-25.

[19] 呂哲, 王增平. 基于暫態(tài)波形特征的輸電線路雷擊干擾與故障識(shí)別方法[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2020, 48(6): 18-26.

Lü Zhe, WANG Zengping. Lightning interference and fault identification method of transmission line based on transient waveform characteristics[J]. Power System Protection and Control, 2020, 48(6): 18-26.

[20] 楊杰, 吳浩, 董星星, 等. 基于電流故障分量特征和隨機(jī)森林的輸電線路故障類型識(shí)別[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2021, 49(13): 53-63.

YANG Jie, WU Hao, DONG Xingxing, et al. Transmission line fault type identification based on current fault component characteristics and random forest[J]. Power System Protection and Control, 2021, 49(13): 53-63.

[21] ABDELHAMID B, ABDELMALEK K, SAAD M. Transmission line fault location by solving line differential equations[J]. Electric Power Systems Research, 2020, 192(2).

[22] 彭浩, 沈興來(lái), 陳奎. 電纜單端故障測(cè)距的阻抗-行波組合法[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2016, 44(23): 110-114.

PENG Hao, SHEN Xinglai, CHEN Kui.Impedance- traveling wave assembled method of cable single-terminal fault location[J]. Power System Protection and Control, 2016, 44(23): 110-114.

[23] 張兆云, 林璞, 王星華. 交直流混合配電網(wǎng)繼電保護(hù)研究綜述[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2019, 47(5): 179-187.

ZHANG Zhaoyun, LIN Pu, WANG Xinghua. Review on relay protection of AC/DC hybrid distribution grids[J]. Power System Protection and Control, 2019, 47(5): 179-187.

[24] 許朋見(jiàn), 黃金海, 許靜靜, 等. 賓金特高壓直流換相失敗保護(hù)的研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2017, 45(2): 140-146.

XU Pengjian, HUANG Jinhai, XU Jingjing, et al. Study of Bin-Jin UHVDC project commutation failures protection[J]. Power System Protection and Control, 2017, 45(2): 140-146.

[25] 王璐, 李鳳婷, 尹純亞, 等. 考慮直流電流變化的HVDC系統(tǒng)不對(duì)稱故障換相失敗分析[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2021, 49(1): 17-23.

WANG Lu, LI Fengting, YIN Chunya, et al. Analysis of asymmetric fault commutation failure in an HVDC system with DC current variation[J]. Power System Protection and Control, 2021, 49(1): 17-23.

Intelligent reclosing strategy for near area AC transmission lines connected with UHVDC

CAO Hong1, XIA Qiu1, YU Bin2, WANG Tongwen2, SHAO Qingzhu2, WANG Xingguo1

(1.China Electric Power Research Institute Co., Ltd., Beijing 100192, China; 2. State Grid Anhui Electric Power Co., Ltd., Hefei 230061, China)

An intelligent reclosing strategy for the near area AC side of the UHV AC/DC hybrid system is proposed. It avoids secondary impact caused by reclosing in permanent fault which leads to DC blocking accident caused by DC continuous commutation failure, and improves the safety and stability of UHV AC/DC hybrid system. This paper analyzes the shortcomings of the existing permanent fault discrimination algorithm based on voltage characteristics, and puts forward a two-parameter fault discrimination algorithm based on fault location results. Then, based on the calculation of AC side safety margin index and DC side safety margin index, the correlation index between reclosing switching and system safety is established to predict system safety. Combined with the prediction results, the permanent fault and transient fault are comprehensively distinguished, and the intelligent reclosing cooperation strategy is constructed. RTDS simulation results verify the effectiveness and feasibility of intelligent reclosing strategy. Intelligent reclosing strategy provides a new idea for reclosing of UHVDC near area AC transmission line.

This work is supported by the Science and Technology Project of State Grid Corporation of China (No. SGAH0000TKJS1900055).

UHVDC near area; intelligent reclosing; safety margin index; permanent failure; transient fault

10.19783/j.cnki.pspc.210326

國(guó)家電網(wǎng)有限公司科技項(xiàng)目資助“特高壓交直流近區(qū)輸電線路高阻故障快速識(shí)別及智能重合閘技術(shù)研究”(SGAH0000TKJS1900055)

2021-03-26；

2021-08-24

曹 虹(1990—)，女，通信作者，博士研究生，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)保護(hù)與控制。E-mail: caohong@epri.sgcc.com

(編輯 葛艷娜)